Factor de potencia en iluminación

Factor de potencia en iluminación

El factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo útil. Indica la eficiencia del uso de la energía eléctrica.

Toma valores entre 0 y 1, de forma que un cos ϕ = 1 indica que toda la energía consumida por los equipos se ha convertido en trabajo útil. El factor de potencia igual a 1 son cargas puramente resistivas y si es igual 0 son cargas de elementos inductivos y capacitivos sin resistencias. A menor valor del factor de potencia, mayor consumo de energía es necesario para producir trabajo útil. El factor de potencia está normalizado a un valor mínimo de 0,9, por debajo del cual la compañía eléctrica aplica una penalización económica.

Cuando se utilizan lámparas fluorescentes tubulares u otra lámpara a descarga se exige un equipo auxiliar para compensar esta perdida de potencia reactiva.

Normalmente los leds presentan  un factor de potencia del 0,9 superando  cualquier combinación de lámpara HP + reactancia + condensador, incluso utilizando balastros electrónicos. Esto no es  óbice para que ciertos dispositivos led no sean de buen diseño y calidad, y suministren un bajo factor de potencia, por lo que se recomienda mirar las hojas de datos de fabricante.

La teoria

Partimos recordando que los sistemas de iluminación LED, a diferencia de los sistemas convencionales de iluminación, van alimentados con corriente continua (DC), por ello al ser enchufados a la corriente alterna (AC) necesitaremos hacerlo a través de una fuente de alimentación o driver para su funcionamiento. Esta potencia total consumida por la luminaria se llama potencia aparente (KVA) es la suma de estas dos potencias:

  • Potencia activa (kW): Es la energía eléctrica transformada en trabajo útil, en el caso de los LED es la potencia que realmente necesita nuestra luminaria LED para iluminar
  • Potencia reactiva (kWr): Es la energía que realmente usa el equipo para su funcionamiento.

Potencia aparente (KVA) =  Potencia activa (kW) + potencia reactiva (kWr)

El factor de potencia

El factor de potencia se mide en una escala de 0 a 1,0.

Si un sistema eléctrico funciona con una eficacia del 100% (toda la energía consumida es aprovechada) el factor de potencia será de 1 (El máximo). Si un sistema eléctrico sólo logra el aprovechamiento de un 50% de la energía su factor potencia será de 0,50.

Cuanto menor sea el factor de potencia más se desaprovecha la energía, normalmente en forma de calor, que además provoca el deterioro de los materiales y un posible mal funcionamiento del sistema. Cuanto mayor factor de potencia tenga una luminaria LED, más eficiente será y más vida útil tendrá y rentable será su compra.

Penalización por energía reactiva

Para evitar sufrir elevadas facturas por consumo de reactiva es prioritario mejorar la eficiencia energética de su instalación. La facturación del consumo eléctrico para grandes consumos de tipo industrial contempla un suplemento por energía reactiva consumida. Con ello se intenta promocionar la eficiencia energética mediante la penalización económica de los consumos ineficientes.

La tendencia actual es a castigar cada vez más la ineficiencia de las instalaciones y los equipos. Por eso, mes tras mes asistimos a una subida altamente significativa en el coste kWr, especialmente substancial en aquellos tramos de factor de potencia que antaño quedaban eximidos o poco penalizados por el consumo de reactiva.

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Los chip LED SMD

Los  chip LED SMD

La palabra “SMD” significa “Surface Mounted Device” (Dispositivo de Montaje Superficial) y a grandes rasgos es una forma de fabricación de encapsulado de componentes electrónicos, es decir, su proceso de fabricación consiste en el montaje de un chip sobre pequeña superficie tipo plantilla.
En la tecnología LED, el chip “SMD” es un tipo de LED encapsulado en una resina y dispuesto sobre un circuito impreso que logra unos 60 lúmenes por watt, pero dentro de las luminarias LED SMD existen grandes diferencias, ya que estos LEDs pueden ser SMD tipo: 2835, 3014, 3825, 5050, 5630 …

La fabricación de un Chip SMD se desarrolla en tres fases:

1.Montaje del chip sobre la plantilla aplicando adhesivo.

2.Conexión del chip uniendo y soldando cables a la placa base.

3.Cubrir el chip con fósforo para conseguir el color.

Ya mencionamos que existen varios tipos de LED SMD utilizados en la actualidad, sus nomenclaturas: 3014, 3028, 3528, 5050, 3028, 2835 y 5630 significan la dimensión del chip, es decir, 5050 significa que el chip tiene un tamaño de 5 * 5 mm y la potencia relacionada es 0.5 W. El tamaño del 3028 es 3 * 2.8 mm y la potencia es de 0.2W, y así también con los demás tipos de SMD.

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Iluminación LED de alta potencia

Iluminación LED de alta potencia

Los LED de Alta potencia son los dispositivos más utilizados en las estructuras arquitectónicas modernas de exterior. La iluminación led exterior es utilizada en estadios, estacionamientos, aeropuertos y grandes plantas industriales, y viene derivada de la teoría antes explicada sobre que los colores aparecen al calentar un cuerpo ideal, y que según la temperatura que alcance irradia unos u otros colores. Mientras que el cerebro humano equilibra la luz, los sensores de las cámaras digitales y la película fotográfica registran con diferencias palpables lo que realmente está ocurriendo con la iluminación.

Con el transcurso del tiempo los productos LED de alta luminosidad han ganado terreno por su gran resistencia y duración. Esta clase de luminarias altamente eficientes no emiten rayos ultravioletas, ni rayos infrarrojos y permiten un mejor control de temperatura en la superficie que iluminan. La cualidad por excelencia de los LED de alta potencia es el control preciso y direccional de la luz, permitiendo así una emisión de luz con colores más intensos y menos saturados.

Gracias a la eficiencia de estos dispositivos LED alta luminosidad se evitan pérdidas por reflexión permitiendo una efectividad de la zona a iluminar de un 90%. Estos nuevos sistemas de iluminación nos brindan grandes posibilidades de diseños exclusivos y efectos de color. Su tamaño reducido y su potencia, convierten a estos productos en una óptima herramienta para los diseñadores.

Las iluminación LED exterior de alta potencia cuentan con la de ventaja de tener un costo de mantenimiento bajo que es directamente proporcional con su larga vida útil calculada en más de 50.000 horas promedio. A diferencia de las lámparas fluorescentes soportan de forma óptima las bajas temperaturas y son artefactos lumínicos ecológicos por excelencia.

 

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Temperatura de color LED

¿Que es la temperatura de color?

La temperatura de color de una fuente de luz se define comparando su color dentro del espectro luminoso con el de la luz que emitiría un cuerpo negro calentado a una temperatura determinada. Por este motivo esta temperatura de color se expresa en kelvin, a pesar de no reflejar expresamente una medida de temperatura, por ser la misma solo una medida relativa.

  • Existe una explicación un poco más “seria”: Un cuerpo teórico llamado cuerpo negro, el cual no absorbería ni refleja ninguna frecuencia lumínica, es capaz de irradiar luz según aumenta de temperatura. A cada temperatura a la que se caliente dicho cuerpo emitirá una determinada longitud de onda (color) que tendrá una energía máxima. Esa sería la temperatura de color. Lo más parecido a dicho cuerpo son las estrellas, aunque éstas absorben una cierta cantidad de luz de diversos colores según sea su composición. De hecho, analizando el espectro de colores de la luz emitida por una estrella, se puede averiguar su temperatura y su composición en base a las líneas ausentes en el mismo.Aunque aparentemente todas las fuentes de luz son blancas, esto no es mas que una adaptación que hace nuestro cerebro, que en este sentido se comporta de manera parecida al modo de «balance de blancos automático» de algunas cámaras digitales y de vídeo. A veces pueden verse los diferentes colores de las fuentes de luz si ponemos distintos tipos de bombillas, fluorescentes o halógenos juntos. Entonces si que notamos claramente que, aunque todos iluminan, cada una de las fuentes de luz aparece como de un color distinto. Una consecuencia práctica en la vida diaria de todo esto la tenemos en las tiendas de ropa, donde una misma prenda puede aparecer de color distinto dentro de la tienda (iluminación artificial, con una determinada temperatura de color) y fuera de ella (luz solar, con otra temperatura distinta). Y precisamente es en la fotografía para catálogos de moda e industriales donde mas se mide la exactitud de reproducción de color, ajustando exactamente la temperatura de color de la toma, para evitar colores «falsos».

    La unidad de medida es el Kelvin (K), a veces llamado grados Kelvin, y viene derivada de la teoría antes explicada sobre que los colores aparecen al calentar un cuerpo ideal, y que según la temperatura que alcance irradia unos u otros colores. Mientras que el cerebro humano equilibra la luz, los sensores de las cámaras digitales y la película fotográfica registran con diferencias palpables lo que realmente está ocurriendo con la iluminación.

Luces cálidas, neutras y frías

Se denominan fuentes lumínicas cálidas a aquellas que, debido a su temperatura de color, tienen tonos cercanos al rojo, y frías las que tienen tonos próximos al azul. Las fuentes lumínicas situadas en el medio de ambas se consideran neutras.

Un caso interesante es la luz que percibimos del sol, que varía su temperatura de color dependiendo de la hora del día o la presencia o ausencia de nubes. Esto es debido a que la luz solar tiene que atravesar mas o menos cantidad de gases en la atmósfera según la hora del día y su posición en el cielo, o según haya o no nubes, con lo que se absorben antes las frecuencias altas de la luz, esto es, la gama azul/ultravioleta (salvo para los que tengáis el agujero de ozono encima), quedando una luz mas rojiza (cálida), sobre todo al amanecer y atardecer.

En determinados tipos de luces, como los fluorescentes y algunas de las que alumbran carreteras y sitios públicos, la temperatura de color es una media, ya que la luz que emiten no es del mismo tipo que una bombilla normal. En las bombillas tradicionales la luz se produce por incandescencia, mientras que en los fluorescentes se genera por descarga eléctrica en un gas. En los casos de descarga de gas faltan colores en la luz que irradian, que para más desgracia varían entre fabricantes y tipos de focos, y hacen muy complicado ver los objetos con colores reales.

Para hacernos una idea de cómo afecta la luz al color, consideremos una habitación de paredes blancas con muebles de madera clara. Si la iluminamos con luces cálidas, se acentuarán los tonos marrones de los muebles y las paredes absorben el color y se destaca un tono amarillento. El conjunto tendrá un aspecto cálido muy agradable. Ahora bien, si iluminamos el mismo cuarto con luces frías, se acentuarán los tonos verdes y azules de muebles y paredes dándole un aspecto frío a la sala.
Led y la temperatura de color
 
Una de las principales ventajas del led es que en su proceso de fabricación de determina la temperatura de color que se desa obtener. (Depende del compuesto químico que se combina como puede ser el Galio, Indio, aluminio, etc)
Gracias a esta tecnología los productos de iluminación led emiten luz solo en el espectro lumínico para el que han sido fabricados, y no emiten radiación en frecuencias como la ultravioleta o infrarroja como ocurre con otras tecnologías como los fluorescentes (tubos o bombillas de bajo consumo) e incandescentes que pueden perjudicar a los objetos que iluminan.
Habitualmente, en leds, se hablan de 3 grupos de temperatura de color:
  • Luz Cálida: (Temperaturas de color entre 2800ºK y 3500ºK). Equivale a la luz que producían las bombillas incandescentes y los focos halógenos. Es recomendable en tiendas de ropa, fruterías, panaderías, charcuterias y carnicerías (estas 2 últimas es más habitual incluso una iluminación de tono rosa). En el caso de viviendas, se recomiendo su instalación en estancias como el salón y los dormitorios.
  •  Luz Neutra: (Temperaturas de color entre 3800ºK y 4500ºK) dicen los expertos que es la luz más natural. Se puede instalar en cualquier entorno que no requiera del matiz específico que puedan aportar las otras 2 categorías.
  • Luz Fría: (Temperaturas de color de mas de 5000ºK). Equivale a la luz de un día muy soleado o nublado. Una de las ventajas de la luz fría es que a la misma intensidad aporta una mayor cantidad de lumens lo que genera una percepción mayor de luminosidad. Es una luz muy recomendada para pescaderías y joyerías. Respecto a viviendas, es habitual encontrarlo en cocinas y baños. Aunque los/las expertos/as en maquillaje recomiendan siempre lúces cálidas ya que tienen la ventaja de aportar una mejor gama cromática.

 

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La iluminación LED

Todo lo que necesitas saber de la iluminación LED

La tecnología conocida como LED (por sus siglas en inglés, Light Emitting Diode, que en español significa Diodo Emisor de Luz) también conocida como Diodo Luminoso consiste básicamente en un material semiconductor que es capaz de emitir una radiación electromagnética en forma de Luz.

Su aplicación está extendida a una gran cantidad de tecnologías, siendo generalmente utilizados para su función primitiva de iluminación y siendo un perfecto indicador debido a su baja necesidad de energía eléctrica y su alta perdurabilidad, introduciéndose inicialmente como un pequeño punto luminoso de color rojo con una baja intensidad lumínica.

Su funcionamiento está basado en el efecto de la Electro-Luminiscencia, en la cual mediante una estimulación directa de polarización permite a este dispositivo liberar energía en forma de un Fotón, cuyo color está determinado por la banda de energía que haya sido estimulada.

El LED se ha convertido en todo un referente en lo que a iluminación se refiere y ya son muchos hogares, empresas, edificios públicos, vehículos, semáforos y alumbrado público que incorporan esta tecnología. Si estás pensando pasarte al LED te contamos todo lo que necesitas saber.

Las ventajas de la iluminación LED sobre las de bajo consumo son muchas:

  • El 98% de la energía que les llega la transforman en luz y solo un 2% en calor frente al 20% de la iluminación de bajo consumo, esto quiere decir que se aprovecha mucho más la energía que consumen.
  • No contienen ningún elemento tóxico, sin embargo las de bajo consumo tienen pequeñas cantidades de mercurio que las convierte en residuos muy contaminantes.
  • Se iluminan al 100% de su rendimiento desde el primer momento que las encendemos. Como sabéis las de bajo consumo tardan sobre 1 minuto en alcanzar su potencia máxima.
  • Su luz es más pura y brillante que las de bajo consumo. Esto es perceptible especialmente en semáforos y las luces de los vehículos, que se ven mucho mejor con la luz del día.
  • Y lo más importante, el consumo, pues consumen alrededor de un 50% menos que las de bajo consumo y hasta un 85% menos que la bombilla incandescente tradicional y dado que cerca del 25% de nuestra factura de la luz es debido a la iluminación, es un factor muy a tener en cuenta.
  • Tienen la posibilidad de ser multicolor y cambiar de color con un mando a distancia. Estas bombillas se llaman LED RGB.

A la hora de comprar una bombilla LED debes tener en cuenta estos factores:

POTENCIA: La potencia, al igual que en el resto de bombillas, viene indicada en watts, pero la diferencia con las bombillas tradicionales es que el hecho de que consuman más no implica que den más luz. La cantidad de luz vendrá indicada por los Lumens.

LUMENS: Nos indica la cantidad de luz que emite la bombilla. Es donde podemos ver la calidad de la misma, pues los mejores LED dan mucha luz con un consumo realmente bajo.

ÁNGULO: Dependiendo del modelo de bombilla LED que elijamos, el ángulo de luz que nos de será diferente. Suele estar indicado en la caja de la bombilla.

COLOR: EN la iluminación LED el color de la luz que emiten se mide en lo que se llama «temperatura de color» y viene indicada en Kelvin. Así, la iluminación amarilla la tendíamos entre 1800K y 4000K, la luz neutra o blanca entre 4000K y 8000K y la luz azul (la típica de los tubos fluorescentes de cocinas y baños) la tendríamos a partir de 8000K. En la siguiente gráfica podemos ver mejor la relación Kelvin con el color de la luz.

Ni que decir tiene que es muy importante comprar LED de calidad, como inconveniente encontramos que son ostendiblemente más caros que los que podemos encontrar en tiendas no especializadas y esto nos puede llevar a comprarlas, pero su durabilidad, su calidad de luz y la relación consumo/lumens es muy inferior a las de las bombillas LED de las mejores marcas y a la larga termina pagando más.

 

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